Hersenen zonder hiërarchie; Neuro-anatoom Nieuwenhuys over zenuwstelsels van gewervelden

De evolutie is geen hitparade. De ene diersoort staat niet hoger dan de andere. Menselijke hersenen zijn niet de top. Zegt dr. Rudolf Nieuwenhuys.

PRIK, ZALM, RHESUSAAP, hamster, rat, klauwpad, coelacanth, schildpad, goudvis, salamander. En zo kan prof.dr. Rudolf Nieuwenhuys (70) nog wel even doorgaan. Tijdens zijn veertigjarige carrière als neuro-anatoom heeft hij de hersenen van heel veel gewervelde dieren onder ogen gekregen en bestudeerd. Die kennis heeft hij gebundeld in een onlangs verschenen driedelig werk waaraan hij in totaal dertig jaar heeft gewerkt: The Central Nervous System of Vertebrates, dat hij samen met dr. H.J. ten Donkelaar en prof.dr. Ch. Nicholson schreef. In Duitsland is het al betiteld als Gesammtkunstwerk, vooral vanwege de prachtige tekeningen.

In de driedelige, mooi gebonden uitgave komt het centrale zenuwstelsel (de hersenen en het ruggenmerg) van alle groepen gewervelde dieren aan bod. Het moet het internationale standaardwerk van de vergelijkende neurobiologie worden voor de komende veertig, vijftig jaar. “Het vorige werk stamde uit 1936 en bevatte een aantal verouderde ideeën”, aldus Nieuwenhuys.

Een van de belangrijkste misvattingen noemt Nieuwenhuys dat van de scala naturae, de natuur als ladder. Ongewervelden staan lager op die ladder dan gewervelden. Op weg naar boven volgt de bekende reeks: prikken, kraakbeenvissen, beenvissen, amfibieën, reptielen, vogels, zoogdieren. Met aan de top de mens. Nieuwenhuys: “Het heeft lang geduurd voordat er twijfels kwamen over die ladder. Maar inmiddels is wel duidelijk dat de evolutie geen ladder is, maar eerder een struik met veel vertakkingen. De ene diersoort staat niet hoger dan de andere, hij staat slechts op een andere tak. Ik houd me de laatste tijd daarom erg bezig met de vraag: wat is de plaats van de mens? En hoe moeten we tegen onszelf aankijken in relatie tot de rest van de dierenwereld?”

LANG WACHTEN

Nieuwenhuys kwam in 1953 als student medicijnen op het Centraal Instituut voor Hersenonderzoek (inmiddels het Nederlands Instituut voor Hersenonderzoek, (NIH) in Amsterdam. “Vlak na de Tweede Wereldoorlog werden er veel artsen opgeleid”, zegt hij. “Je moest daarom vaak maanden lang wachten voordat je ergens aan je co-assistentschappen kon beginnen. Ik begon ondertussen vast bij het Herseninstituut. Dat vond ik beter dan wat nutteloos zitten wachten.”

De Amsterdammer bestudeerde de hersenen van een aantal vissen. Hij raakte onder de indruk van het werk van prof.dr. C.U. Ariëns Kappers, een belangrijk hersenwetenschapper die lange tijd directeur was geweest van het in 1909 geopende Centraal Instituut voor Hersenonderzoek. Ariëns Kappers was de eerste auteur van het boek 'Kappers, Hubers & Crosby', het in 1936 verschenen standaardwerk over de vergelijkende neuro-anatomie van gewervelde dieren. Nieuwenhuys: “Ik heb Ariëns Kappers niet meer gekend. Hij overleed in 1946, ik kwam zeven jaar later voor het eerst op het instituut. Maar hij heeft een enorme invloed op mij gehad. Ik las zijn artikelen, zijn boeken. Ik bekeek zijn hersenpreparaten waarvan hij kasten vol had.”

Ariëns Kappers behoorde tot de eerste generatie die zich volledig op het vergelijkend hersenanatomisch onderzoek toelegde. Voorheen was het een hobby van met name psychiaters. Nieuwenhuys: “Ze werkten weliswaar in klinieken en inrichtingen, maar wisten niet hoe ze hun deerniswekkende patiënten het best konden behandelen. Midden vorige eeuw lanceerde de psychiater Griesinger de stelling: Geisteskrankheiten sind Gehirnkrankheiten. Het was alsof er een licht werd aangestoken. Patiënten waren niet langer door de duivel bezeten, ziekten kwamen niet langer voort uit de zonde. Hun gedrag was te verklaren door een defect in het brein. Om de ultracomplexe structuur van het menselijk brein beter te leren kennen, gingen psychiaters de hersenen van eenvoudiger dieren bestuderen. 's Ochtends hielden ze zich met patiënten bezig, 's middags zaten ze in een bijgebouwtje de hersenen van een egel in dunne plakjes te snijden.”

Ondanks zijn grote bewondering voor Ariëns Kappers, had Nieuwenhuys toen al aanmerkingen op het standaardwerk. “Het was naar mijn idee te weinig systematisch, de grondslagen van de neuro-anatomie werden niet behandeld en het was slecht geïllustreerd.” Toen Nieuwenhuys in 1968 werd gevraagd om een nieuwe leerstoel Neuro-anatomie aan de Katholieke Universiteit Nijmegen te bezetten, greep hij die kans meteen aan. “Ik kon daar onderwijs geven en ik had gemerkt dat ik dat erg graag deed. Bovendien had je aan de medische faculteit in Nijmegen een prachtige tekenkamer. Daar zaten toen elf mensen, een aantal daarvan was kunstenaar. Vanaf 1972 begonnen ze voor mij hersenen te tekenen”, zegt Nieuwenhuys.

Het repertoire aan dieren breidde zich geleidelijk uit. “Via de commerciële dierenhandel kon je toen nog redelijk makkelijk aan levende dieren komen. Bovendien reisde ik regelmatig naar het buitenland om hersenen van zeldzame exemplaren te bestuderen”, aldus Nieuwenhuys. Zo ging hij een aantal keren naar Parijs om de hersenen van een coelacanth te bestuderen. Deze kwastvinnige was uitgestorven gewaand totdat er in 1939 voor de kust van Zuid-Afrika een exemplaar werd opgevist.

Nieuwenhuys hing het scala naturae-idee zelf ook lange tijd aan. Maar hij kreeg langzaam in de gaten dat het idee niet klopte. Van een geleidelijke progressie in de ontwikkeling van het centraal zenuwstelsel vond hij geen sporen. “Het idee steunde vooral op het feit dat de eindhersenen van zoogdieren zo spectaculair waren uitgegroeid. Bij de mens was die ontwikkeling het duidelijkst. Men zag dit gebied als het belangrijkste omdat zich daar de hersenschors bevond en dat is het orgaan van ons denken. Grote eindhersenen waren een statussymbool, het zei dat je hoog op de ladder stond. Maar sommige prikken, die laag op de ladder staan, hebben ook zeer sterk ontwikkelde eindhersenen en een hersenschors die is opgebouwd uit vijf lagen. Dat zie je alleen bij zoogdieren terug. Bij andere dieren zijn dat drie lagen. Ook sommige kraakbeenvissen hebben eindhersenen die qua grootte niet onderdoen voor die van zoogdieren. Terwijl vogels bijvoorbeeld geen hersenschors hebben. Ze zijn daarom meer dan een eeuw lang neurobiologisch gediscrimineerd.”

''Een ander voorbeeld, het cerebellum ofwel de kleine hersenen. Die regelen bij ons onder andere de coördinatie van de motoriek. Ze zijn klein, vandaar de naam. Dus zou je volgens het scala naturae-idee verwachten dat ze bij andere dieren nog kleiner zijn. Dat is niet zo. Er zijn vissen die elektrische pulsen uitzenden om zich te oriënteren. Deze elektrische vissen hebben een gigantisch brein dat vooral bestaat uit cerebellum. Pas als je dat verwijdert zie je de rest van de hersenen. Een klein stukje van dat cerebellum heeft met de elektrosensoriek te maken, wat de rest doet weten we nog niet. Maar als je het brein van deze vissen ziet, dan kun je toch niet beweren dat ze minder zijn dan zoogdieren?''

Toch sluimert het scala naturae-idee nog steeds. Nieuwenhuys haalt twee citaten aan. “In 1973 omschreef Nobelprijswinnaar J.C. Eccles de menselijke hersenen nog als de meest complex georganiseerde materie in het universum. En drie jaar geleden noemde de Japanner Ito het menselijk brein de top van de evolutie. Mensen vinden het blijkbaar een fijn idee om onze soort aan de top te plaatsen.”

BEENVISSEN

Nieuwenhuys schreef eerder een boek over lokalisatie en werking van neurotransmitters in het brein en een standaardwerk over het centraal zenuwstelsel van beenvissen, samen met Wil Smeets en Barry Roberts. En met de neuro-anatoom Jan Voogd en de tekenaar Chris van Huijzen maakte hij The Human Central Nervous System, a Synopsis and Atlas. En nu is er het boek over het centraal zenuwstelsel van gewervelde dieren. Met een duidelijke systematiek, met mooie illustraties, met uitklapbare kleurenposters waarop onder andere de hersenen van alle diergroepen, en hun evolutionair verband, zijn weergegeven. Met inleidende hoofdstukken over de opbouw en ontwikkeling van hersenen, over hersencellen, hersencentra, zenuwbanen, technieken en de grondslagen van de vergelijkende neuro-anatomie. Helaas verandert het vergelijkend hersenonderzoek, bekent Nieuwenhuys. “Negentig procent van al het neurobiologisch onderzoek wordt verricht aan de rat. Dat proefdier is makkelijk te kweken en goedkoop. Het onderzoek zal wel opleveren, maar er treedt zo een verkokering op. Ik betitelde dat onlangs als rattificatie. Om inzicht te krijgen in de evolutionaire ontwikkleing van de hersenen van gewervelde dieren moet je toch onderzoek blijven doen aan een groot aantal soorten. Het zenuwstelsel van het lancetvisje is niet meer dan een buis. Er zijn geen hersenen, het is eigenlijk heel droevig. Maar onlangs zijn in het lancetvisje Hox-genen gevonden en die zijn betrokken bij de ontwikkeling van de hersenen. Nu staat het dier sterk in de belangstelling.”

“De groep van Sten Grillner van het Karolinska Instituut in Zweden heeft fantastisch onderzoek gedaan aan het neuraal netwerk dat bij de prik de voortbeweging regelt. Dat netwerk hebben ze helemaal in kaart gebracht. Eerst deden ze dat onderzoek bij de kat, maar dat bleek veel te ingewikkeld.”

Nieuwenhuys, die in 1992 met emeritaat ging, wil zich nu vooral gaan bezighouden met de evolutietheorie. “Daar wordt veel over gepraat en geschreven. Maar het meeste is onzin, of het is een volstrekt kritiekloos herkauwen en herhalen van wat al herhaaldelijk herhaald is. Er ligt zoveel nadruk op natuurlijke selectie, the survival of the fittest. Alsof dat alles is. Darwin wist zelf al dat er meer was. Hij zegt het nota bene. In het voorwoord van zijn boek On the Origin of Species (1859) schrijft hij: “verder ben ik ervan overtuigd dat natuurlijke selectie de belangrijkste, maar niet de enige manier van modificatie is.” Mensen moeten meer om zich heen kijken. Ze moeten bereid zijn te leren, ze moeten bereid zijn hun hele leven een Calimero te zijn. Ik ben klein, de natuur is groot. En het maakt niet uit of dat eerlijk of oneerlijk is.”